Почему компиляторы C не могут переупорядочить элементы структуры, чтобы исключить выравнивание заполнения? [дубликат]

На этот вопрос уже есть ответы здесь :

Закрыто 7 лет назад .

Возможный дубликат:
Почему GCC не оптимизирует структуры?
Почему C ++ не делает структуру более жесткой?

Рассмотрим следующий пример на 32-битной машине x86:

Из-за выравнивания ограничений, следующая структура

struct s1 {
    char a;
    int b;
    char c;
    char d;
    char e;
}

может быть представлена более эффективно с точки зрения памяти (12 vs.8 байт), если члены были переупорядочены, как в

struct s2 {
    int b;
    char a;
    char c;
    char d;
    char e;
}

, я знаю, что компиляторам C / C ++ это не разрешено. У меня вопрос, почему язык был разработан таким образом. В конце концов, мы можем потратить впустую огромное количество памяти, и такие ссылки, как struct_ref-> b , не будут заботиться о разнице.

РЕДАКТИРОВАТЬ : Спасибо всем за ваши чрезвычайно полезные ответы. Вы очень хорошо объясняете, почему перестановка не работает из-за того, как был разработан язык. Однако это заставляет меня задуматься: остались бы эти аргументы справедливыми, если бы перестановка была частью языка? Предположим, что было определенное правило реорганизации, из которого мы требовали, по крайней мере,

, что мы должны реорганизовывать структуру только в том случае, если это действительно необходимо (не делайте ничего, если структура уже «жесткая»)
только правило смотрит на определение структуры, а не на внутренние структуры. Это гарантирует, что тип структуры имеет одинаковую компоновку, независимо от того, является ли он внутренним в другой структуре
компилированная компоновка памяти данной структуры предсказуема с учетом ее определения (то есть, правило фиксировано)

Адресация ваших аргументов один за другим я рассуждаю:

Низкоуровневое сопоставление данных, «элемент наименьшего удивления» : просто напишите свои структуры в строгом стиле (как в ответе @Perry), и ничего не изменилось (требование 1). Если по какой-то странной причине вы хотите, чтобы там было внутреннее заполнение, вы можете вставить его вручную, используя фиктивные переменные, и / или могут быть ключевые слова / директивы.
Различия между компиляторами : Требование 3 устраняет эту проблему.На самом деле, из комментариев @David Heffernan, похоже, что у нас есть эта проблема сегодня, потому что разные компиляторы работают по-разному?
Оптимизация : Весь смысл переупорядочения - это оптимизация (памяти). Я вижу здесь большой потенциал. Возможно, мы не сможем удалить заполнение полностью, но я не понимаю, как изменение порядка может каким-либо образом ограничить оптимизацию.
Приведение типов : Мне кажется, что это самая большая проблема. Тем не менее, должны быть способы обойти это. Поскольку правила зафиксированы в языке, компилятор может выяснить, как члены были переупорядочены, и соответствующим образом отреагировать. Как упоминалось выше, всегда можно предотвратить изменение порядка в тех случаях, когда вам нужен полный контроль. Кроме того, требование 2 гарантирует, что типобезопасный код никогда не сломается.

Я думаю, что такое правило может иметь смысл, потому что я считаю более естественным группировать элементы структуры по их содержимому, чем по их типам. Также компилятору легче выбрать лучший порядок, чем мне, когда у меня много внутренних структур. Оптимальной компоновкой может быть даже та, которую я не могу выразить безопасным для типов способом. С другой стороны, это может усложнить язык, что, конечно, является недостатком.

Обратите внимание, что я не говорю об изменении языка - только если бы он мог (/ должен был) быть разработан по-другому.

Я знаю, что мой вопрос является гипотетическим, но я думаю, что обсуждение дает более глубокое понимание нижних уровней машинного и языкового проектирования.

Я здесь совсем новичок, поэтому не знаю, нужно ли создавать для этого новый вопрос.Скажите, пожалуйста, так ли это.

c struct compiler-optimization memory-alignment

задан Community 23 May 2017 в 12:02

0 ответов

Другие вопросы по тегам:

c struct compiler-optimization memory-alignment

Почему компиляторы C не могут переупорядочить элементы структуры, чтобы исключить выравнивание заполнения? [дубликат]

0 ответов

Похожие вопросы: